課時(shí)分層作業(yè)(三十一)能量—反應(yīng)歷程圖像、反應(yīng)熱比較一、選擇題(每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1．(2022·荊門模擬)水煤氣變換反應(yīng)為CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)。我國學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用“·”標(biāo)注。下列說法正確的是()A．水煤氣變換反應(yīng)的ΔH>0B．步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·C．步驟⑤只有非極性鍵H—H鍵形成D．該歷程中最大能壘(活化能)E正＝1.70eV2．(2022·唐山模擬)乙炔在Hg(Ⅱ)催化下與水反應(yīng)生成乙醛，反應(yīng)歷程及相對能壘如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．反應(yīng)①中，水分子的氧原子向Hg2+的空軌道提供孤對電子B．本反應(yīng)歷程涉及的物質(zhì)中，CH2=CHOH的穩(wěn)定性最弱C．本反應(yīng)歷程中，決定整個(gè)反應(yīng)快慢的決速步為反應(yīng)⑤D．本反應(yīng)歷程中，催化劑Hg(Ⅱ)的化合價(jià)始終不變3．(2022·徐州模擬)碳酸二甲酯DMC()是一種低毒、性能優(yōu)良的有機(jī)合成中間體，科學(xué)家提出了新的DMC合成方案，反應(yīng)機(jī)理如圖所示(吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．HO·降低了反應(yīng)的活化能B．過程CH3OH*＋HO·*=CH3O·*＋H2O*是該反應(yīng)的決速步驟C．反應(yīng)過程中既有H—O鍵的斷裂，又有H—O鍵的形成D．吸附和脫附過程中共吸收48.1eV的能量4．甲酸在一定條件下可分解生成CO和H2O，在有、無催化劑條件下的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．途徑1的活化能為Ea1，其大小與ΔH1無關(guān)B．途徑2中第二步反應(yīng)的速率比第三步反應(yīng)要慢C．途徑2要經(jīng)過三步才完成，而途徑1只要一步就完成，所以途徑1反應(yīng)速率更快D．途徑1使用了催化劑，途徑2沒有使用催化劑，但ΔH1＝ΔH25．(2022·岳陽檢測)已知：①2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1②3H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH2③2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH3④2Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH4⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是()A．ΔH1<0，ΔH3>0B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH5－ΔH46．(2022·浙江1月選考，T18)相關(guān)有機(jī)物分別與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1mol環(huán)己烷()的能量變化如圖所示：下列推理不正確的是()A．2ΔH1≈ΔH2，說明碳碳雙鍵加氫放出的熱量與分子內(nèi)碳碳雙鍵數(shù)目成正比B．ΔH2<ΔH3，說明單雙鍵交替的兩個(gè)碳碳雙鍵間存在相互作用，有利于物質(zhì)穩(wěn)定C．3ΔH1<ΔH4，說明苯分子中不存在三個(gè)完全獨(dú)立的碳碳雙鍵D．ΔH3－ΔH1<0，ΔH4－ΔH3>0，說明苯分子具有特殊穩(wěn)定性二、非選擇題7．(2022·南昌模擬)(1)以NH3、CO2為原料生產(chǎn)重要的高效氮肥——尿素[CO(NH2)2]，涉及反應(yīng)的反應(yīng)過程中能量變化示意圖如圖1所示：圖1寫出第一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________________________________。已知兩步反應(yīng)中第二步反應(yīng)是生產(chǎn)尿素的決速步驟，可判斷Ea1______(填“>”“<”或“＝”)Ea3。(2)我國學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了丙烷在六方氮化硼催化劑表面氧化脫氫制丙烯的反應(yīng)歷程，部分歷程如圖2所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。圖2該歷程中決速步驟能壘(活化能)為________eV。該歷程中最低能壘對應(yīng)步驟的化學(xué)方程式為_________________________________________________________。該歷程之后可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________________________________________________________。8．(1)我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了使用銅催化劑將N，N-二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，簡稱DMF]轉(zhuǎn)化為三甲胺。單個(gè)DMF分子在銅催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖1所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。圖1①該反應(yīng)歷程中的最大能壘(活化能)＝______eV，該步驟的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________。②該反應(yīng)的ΔH______(填“<”“>”或“＝”)0，制備三甲胺的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(2)分別研究TiO2、ZnO催化劑表面上光催化甲烷氧化反應(yīng)的反應(yīng)歷程，結(jié)果如圖2所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。圖2催化劑催化效果較好的是________，甲醛從催化劑表面脫附過程的ΔE________(填“<”“>”或“＝”)0。課時(shí)分層作業(yè)（三十一）1．B[A項(xiàng)，分析圖像可知水煤氣的變換過程經(jīng)過了過渡態(tài)1和過渡態(tài)2，最后生成物CO2、H2的總能量低于反應(yīng)物CO、H2O的總能量，反應(yīng)的ΔH<0，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，結(jié)合題圖分析可知，③發(fā)生反應(yīng)：CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·，正確；C項(xiàng)，步驟⑤中形成的化學(xué)鍵包括C=O鍵、H—H鍵、H—O鍵，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該歷程中最大能壘（活化能）E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，錯(cuò)誤。]2．CD[由圖可知，反應(yīng)①中H2O與Hg2+形成配離子，水分子的氧原子具有孤對電子，可向Hg2+的空軌道提供孤對電子，從而形成配位鍵，A項(xiàng)正確；CH2=CHOH的相對能量最高，故其穩(wěn)定性最弱，B項(xiàng)正確；本反應(yīng)歷程中，反應(yīng)④需要吸收能量且吸收的能量最多，所以決定整個(gè)反應(yīng)快慢的步驟為反應(yīng)④，C項(xiàng)錯(cuò)誤；中Hg的化合價(jià)為＋1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]3．D[HO·參與反應(yīng)，反應(yīng)后又重新生成，作催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，A項(xiàng)正確；總反應(yīng)的決速步驟為反應(yīng)速率最慢的反應(yīng)，即活化能最大的反應(yīng)，由題圖知，CH3OH*＋HO·*=CH3O·*＋H2O*的活化能最大，B項(xiàng)正確；該過程中甲醇中的H—O鍵發(fā)生斷裂，生成水時(shí)又形成H—O鍵，C項(xiàng)正確；根據(jù)題圖，吸附和脫附過程中吸收的能量為48.1×102eV，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]4．AB[活化能是分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量，途徑1的活化能為Ea1，其大小與ΔH1無關(guān)，A項(xiàng)正確；途徑2中第二步反應(yīng)的活化能比第三步反應(yīng)的高，因此第二步反應(yīng)的速率比第三步反應(yīng)要慢，B項(xiàng)正確；途徑2使用了催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，通過改變途徑加快了反應(yīng)速率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，途徑1沒有使用催化劑，途徑2使用了催化劑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]5．B[A項(xiàng)，ΔH1<0，ΔH3<0，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)蓋斯定律ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，ΔH4<ΔH3，正確；C項(xiàng)，ΔH1＝eq\f(2,3)(ΔH2＋ΔH3)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，ΔH3＝ΔH4－ΔH5，錯(cuò)誤。]6．A[由2ΔH1≈ΔH2<ΔH3可知碳碳雙鍵加氫放出的熱量不僅與碳碳雙鍵數(shù)目有關(guān)，還和碳碳雙鍵的位置有關(guān)，即與碳碳雙鍵數(shù)目不成正比。]7．解析：(1)由第一步反應(yīng)的能量變化示意圖可知，第一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NH3(g)＋CO2(g)=H2NCOONH4(s)ΔH＝Ea1－Ea2。兩步反應(yīng)中第二步反應(yīng)是生產(chǎn)尿素的決速步驟，說明第二步反應(yīng)是慢反應(yīng)，控制總反應(yīng)速率，即第二步反應(yīng)速率小于第一步反應(yīng)速率，故第二步反應(yīng)的活化能較第一步反應(yīng)的活化能大。(2)該反應(yīng)歷程中的決速步驟為慢反應(yīng)，活化能越大，反應(yīng)速率越小，根據(jù)題圖2，活化能最大的為過渡態(tài)Ⅰ，能壘（活化能）為1.73eV。該歷程中最低能壘對應(yīng)步驟的化學(xué)方程式為H*＋Oeq\o\al(*,2)=HOeq\o\al(*,2)或C3Heq\o\al(*,7)＋H*＋Oeq\o\al(*,2)=HOeq\o\al(*,2)＋C3Heq\o\al(*,7)。該歷程中的產(chǎn)物之一為過氧化氫，不穩(wěn)定易分解，故可能發(fā)生的反應(yīng)為2H2O2=2H2O＋O2↑。答案：(1)2NH3(g)＋CO2(g)=H2NCOONH4(s)ΔH＝Ea1－Ea2<(2)1.73H*＋Oeq\o\al(*,2)=HOeq\o\al(*,2)（或C3Heq\o\al(*,7)＋H*＋Oeq\o\al(*,2)=HOeq\o\al(*,2)＋C3Heq\o\al(*,7)）2H2O2=2H2O＋O2↑8．解析：(1)①由題圖1可知反應(yīng)N(CH3)eq\o\al(*,3)＋OH*＋H*=N(CH3)3(g)＋H2O(g)的活化能最大，活化能＝－1.02eV－(－2.21eV)＝1.19eV。②根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)過程無關(guān)，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，化學(xué)方程式為(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)=N(CH3)3